化学平衡常数

• CO + H2O(g)
CO2 + H2，达到平衡时，
•
K=
c(CO 2 ) c(H 2 ) c(CO ) c(H 2O)
温度/℃ 400 500 800 平衡常数 9.94 9 1
• K是常数，只与温度有关，与浓度无关。
• （1）某温度时，若起始时：c (CO) = 2 mol/L， c (H2O) = 3 mol/L，平衡时CO的转化率为60%，
0
0.005617 0.000593 0.01270 6
48.38
2 0.01135 0.00904 0
0.00356 0.00125 0.01559
48.61
3 0.01201 0.00840 0.0 3
0.00458 0.000973 0.01486 3
4
0
0 0.01520 0.001696 0.001696 0.01181
问题： 1.可逆反应概念？特点？ 2.化学平衡状态概念？特征？ 3.化学平衡的有关计算(三段式)? 4.化学平衡状态的标志? 5.化学平衡常数？ 6.影响化学平衡的外界条件？勒夏特列原理内容？
7.等效平衡问题——建模？
知识链接：
1.化学平衡状态的概念？ 在一定条件下的可逆反应里，正、逆
两个方向的反应速率相等，反应体系中各 组分的质量或浓度保持不变的状态。
K
0.6
0.9
1.0
1.7
2.6
（1）该反应为_吸__热___反应（选填“吸热”、“放热”） （2）某温度下，在2L的容器中充入 2molCO和 2molH2O, ①经试两判分断钟此后时，的C温O度2的为量保83持0℃1m，o此l不时变H。2O转化率为 50% ； ②平衡后，分别往容器中再充入1mol CO2和 3mol CO,则
的平衡常数如下表： 化学方程式
K(t1)
K(t2)
同一主族元素 F2+H2
2HF 1.8×1036 1.9×1032
从上到下,原子 Cl2+H2 2HCl 9.7×1012 4.2×1011
核外电子层数 Br2+H2 2HBr 5.6×107 9.3×106
依次增多
I2+H2
2HI 43
34
⑸K的变化体现出X2化学性质的递变性，用原子结构解
小菜一碟
1.t℃，10L密闭容器中
H2 + I2(g)
2HI △H<0
n(始)(mol) 0.1 0.1
n(变)(mol) 0.02 0.02
0
0.04 .
n(平)(mol) 0.08 0.08
0. 04
(1)该温度下反应的平衡常数 K= 0.25
.
H2的转化率= 20% ,C(H2)平= 0.008mol/L 。
（2）在上述温度下，该容器中
2HI H2 + I2(g) △H>0
n(始)(mol) 0.2
0
n(变)(mol) 2x
x
0
x
.
设生成H2 物质的量为x.
n(平)(mol) 0.2-2x x
x.
在该温度下，该反应的化学平衡常数= 4
得X, =0.08
C(H2)平= 0.008mol/L ； HI的分解率= 80% ,
序 号
起始时浓度mol/L
c0 (H2) c0(I2) c0 (HI)
平衡时浓度mol/L
[H2]
[I2]
[HI]
平衡时
[HI ]2 [H2]•[I2]
1 0.0106 0.0119
7
6
0
0.00183 1
0.00312 0.01767 9
54.5
2 0.0113 0.0090
5
4
0
0.00356 0.00125 0.01559 54.6
此时v正 < v逆；再次达到平衡时，H2O的转化率 为 62.5% ；
例（2014东城期末）活性炭可处理大气污染物NO。T℃ 时，在3 L密闭容器中加入NO气体和炭粉，使之发生反应 生成两种气体A和B，测得各物质的物质的量如下：
活性炭/mol NO/mol A/mol B/mol
起始状态 2.030 0.100
2cNH3 △H<0
K=
C2(NH3) C (N2) ·C3(H2)
在其他条件不变的情况下：
增大反应物（N2）的浓度，平衡向 减小生成物（NH3）的浓度，平衡向
正反应 正反应
方向移动； 方向移动；
缩增小大容压积强，平衡向 正反应(气体体积减小反应)方向移动；
增减大小容压积强，平衡向 逆反应(气体体积增大反应)方向移动；
升高温度(K放减小)，平衡向 逆反应(吸热反应)方向移动； 降低温度(K放增大)，平衡向 正反应(放热反应)方向移动。
拓展延伸
• 在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：
CO2(g)+H2(g)
CO(g) + H2O(g)
其化学平衡常数K和温度t的关系如下表：
t℃ 700 800 830 1000 1200
ν正、ν逆比较
I 0.06 Ⅱ 0.12
0.60 0.20
0.10
__0_.①6 _
ν正=ν逆 ν正=ν逆
Ⅲ 0.10
0.20
0.40
ν正_②＞___ν逆
依据浓度商Qc与K的关系可判断反应进行方向
（3）在上述温度下，该容器中
H2 + I2(g)
n(始)(mol) 0.2 0.2
n(变)(mol) y
y
n(平)(mol) 0.2-y 0.2-y
2HI △H<0
0
2y . 2y .
设参加反应H2 物质的量为y.
得y=0.16
H2的转化率= 20% , C(H2)平= 0.016mol/L 。
若升高温度，上述反应的K值 减小 （填增大、减小 或不变）
计算结果： t℃，10L密闭容器中
H2 + I2(g)
c1(始) 1 .00 1.00
c2(始) 0
0
c(平) 0.21 0.21
2HI(g) ΔH＝-26.5 kJ·mol－1
0 2.00
1.58
图1
图2
4.应用
(1)依据平衡常数K的表达式可定量分析理解条件 改变对化学平衡的影响。
例：在一定温度下的密闭容器中，下列反应达到平衡：
C(平) Na2+3bH2
3 0.0113 0.0075
4
1
0
0.00456 5
0.00073 0.01354 8
54.45
4
0
0 0.0106 0.00114 0.00114 0.00841 54.33
9
1
1
0
根据数据通过计算分析出平衡时数据中的规律。
分析两个表格数据可以得出什么结论？
1、在一定温度下，一个反应无论从正向开始， 还是从逆向开始，达到化学平衡状态时，生成 物浓度的幂之积与反应物浓度的幂之积都是一 个常数。
使用平衡常数应注意的问题： （1）表达式中浓度为平衡时物质的浓度。
（固体和溶液中的H2O在表达式中不需表 达。）
（2）平衡常数的表达式与方程式的书写有关。 正反应和逆反应的平衡常数互为倒数。
（3）对溶液中离子反应，需要用实际参加反应 的离子浓度表示
（4）必须指明温度,一个反应的平衡常数K只受 温度影响。
2、对于放热反应，降低温度，化学平衡常数K 增大。 降低温度，平衡向放热反应方向移动； 升高温度，平衡向吸热反应方向移动。
化学平衡常数：
1.概念：在一定温度下，当一个可逆反应达到化 学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂 之积的比值是一个常数，这个常数就是该反应 的化学平衡常数，简称平衡常数，符号为K.
4.应用
(1).判断正在进行的可逆反应是否平衡及反应进行的方向.
一定温度下，反应：mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)
浓度商Qc=
Cp(C) ·Cq(D) Cm(A) ·Cn(B)
① Qc＜K ，反应向 _正__反__应__方向进行
② Qc＝K ，反应处于_平__衡__状__态______
1、分析三个表格数据，小结影响平衡常数K大 小的因素？
1、
（1）反应物自身性质，反应物越活泼，反应 进行程度越大，K越大。 （2）温度。对于放热反应，升高温度，K减小。
对于吸热反应，升高温度，K增大。
降低温度，平衡向放热反应方向移动； 升高温度，平衡向吸热反应方向移动。
K越大，反应进行程度越大，反应物转化率越大。
化学平衡常数：
3.意义
K值的大小，表示在一定温度下，反应达到平 衡时该反应进行的程度(反应的限度)。K值越大, 说明生成物所占比例越大，该反应进行得越完全。 （课本P29）
一般，K>105 时，该反应进行得就基本完全了。
(2011北京高考)在温度t1K和越t大2下、，反X应2(g进)和行H的2反程应度生越成大H。X
2HI △H<0
n(始)(mol) 0.1
n(变)(mol) 0.02 n(平)(mol) 0.08
0.1
0.02 0.08
0
0.04 . H2的转化率= 20% 。
0. 04
（2）在上述温度下，该容器中
H2 + I2(g)
n(始)(mol) 0
0
n(变)(mol) 0.08 0.08
n(平)(mol) 0.08 0.08
分析课本P29表格数据可以得出什么结论？
I2(g) + H2(g) 2HI(g) ∆H<0 密闭容器730.6K
序 号
起始时浓度mol/L
平衡时浓度mol/L
平衡时
[HI ]2
c0 (H2) c0(I2) c0 (HI) c(H2)
c(I2)
c(HI) [H2]•[I2]
1 0.01197 0.06944
③ Qc＞K ，反应向_逆__反__应___方向进行
(2)平衡常数K与温度有关，利用K可判断反应的热效应。
若升高温度，K值增大，则正反应为 吸热 反应； 若升高温度，K值减小，则正反应为 放热 反应。
N2+3H2
2NH3 △H<0
K=
C2(NH3) C (N2) ·C3(H2)
• 【典例】已知可逆反应
5
0
0 0.01287 0.001433 0.001433 0.01000
6
0
0 0.03777 0.004213 0.004213 0.02934
49.54
48.48 48.71 48.81
根据数据通过计算分析出平衡时数据中的规律。
I2(g) + H2(g) 2HI(g) ∆H<0 密闭容器698.6K
(3)N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)
(5)NH3(g)
1 2
N2(g)+
3 2
H2(g)
(6)Cr2O72-(aq) + H2O(l)
(4)2NH3(g) N2(g)+3H2(g) 2CrO42- (aq)+ 2H+(aq)
(7)FeCl3(aq)+3KSCN(aq) Fe(SCN)3(aq)+3KCl(aq)
释原因：
，原子半径逐渐增大，得电
子能力逐渐减弱，元素的非金属性减弱，气态氢化物稳
定性减弱。
⑹仅依据K的变化，可以推断出：随着卤素原子核电荷
数的增加， a d （选填字母）。
a.在相同条件下，平衡时X2的转化率逐渐降低 b. X2与H2反应的剧烈程度逐渐减弱 c.HX的还原性逐渐减弱 d.HX的稳定性逐渐减弱
2HI
0.2 0.16
0.04
△H<0 . HI的分解率= 80%
.
源自文库（3）在上述温度下，该容器中
H2 + I2(g)
n(始)(mol) 0.2 0.2 n(变)(mol) 0.04 0.04
2HI △H<0
0 0.08
. H2的转化率= 20%
n(平)(mol) 0.16 0.16
0.08 .
H2(g) ＋ I2(g)
化学平衡常数K与反应物或生成物浓度变化和 起始反应方向无关。
2.表达式：
一定温度下，反应：mA(g)+nB(g)
达平衡时：
Cp(C) ·Cq(D)
K= Cm(A) ·Cn(B)
pC(g)+qD(g)
小菜一碟
• 写出下列反应在一定温度下达平衡时，化学平衡常 数K的表达式
(1)CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2 (g) (2)C(s)+H2O(g) CO(g)+H2 (g)
C (s) + H2O(g)
CO (g) +H2 (g) △H＝ +131.3 kJ•mol－1；
（1）写出平衡常数K的表达式：K=
。
• （2）一定温度下，三个容器中均进行着上述反应，各
容器中炭足量，其它物质的物质的量浓度及K正=1逆反应速
率关系如下表所示。请填写表中①②相应的空格。
容器 c(H2O) c(CO) c(H2) 编号 /mol·L－1 /mol·L－1 /mol·L－1
水蒸气的转化率为__4_0_%___；K值为__1___。 此温度为 800 ℃。
• （2）该温度时，若起始时c (CO) = 2 mol/L、 c (H2O)=6 mol/L，则水蒸气平衡时的转化率为
_____7_5_%_____。CO的转化率为 25% 。
• 【典例】水煤气是重要燃料和化工原料，可用水蒸气通 过炽热的炭层制得：
0
0
2 min时 2.000 0.040 0.030 0.030
（1）2分钟内，用NO表示该反应的平均速率v（NO）＝
_（__20_）.0_3_该m反ol应·L的-1·化m学in-方1。程式C是＋_2_N_O___；CT℃O2时＋，N2它的平衡